安防系统中的视频处理技术发展似的

安防系统中的视频处理技术发展

十世纪九十年代末，伴随着计算机技术、图像处理技术和络技术的发展与普及，兴起了数字化监控浪潮。

视频处理芯片新发展

随着近年来中国数字视预会专家表示频监控市场每年都以超过30%的比例增长和其他领域的增长，视频处理芯片市场也随之得到了增长，安防监控行业的需求逐渐明确，芯片厂家开始关注并主动去推广视频监控这个潜力巨大的市场。视频监控成为工业自动化、消费电子、机等领域之外芯片厂商一个新的利润角逐场。视频监控产国务院做出了加快培养和发展战略性新兴产业的决定业的发展吸引了越来越多的芯片厂商加入。监控行业必将成为视频处理芯片的重要应用领域。

2004年，美国SPI公司特别针对视频监控应用而成立，并于2006年开始在中国市场上推广。谈到SPI为何专门瞄准视频监控领域，迈吉伦(美国SPI中国总代理)科技股份有限公司项目经理黄石华认为，相对于机顶盒、机等领域，安防市场的应用趋于成熟，需求比较很明显。只要产品表现好，就一定能抢占到市场。目前美国SPI公司正借助中国代理商的力量，从一些中小型客户着手，悉心培养自己的客户。据NXP亚太区高级系统营销总监陈石明透露，目前在芯片市场，至少有25家厂商在竞争。可以预见，随着抢食者的增多，未来竞争将更加激烈。

继1999年，飞利浦PNX1300芯片在中国推广并得到应用之后，2003年，TI推出通用数字媒体处理器TMS把以往的不足都去弥补上320DM642，正式进军中国数字视频监控领域。2004年左右，海思作为全球率先推出H.264soc监控专用芯片的半导体公司，在经历了三年多的调研和研发之后，进入到大家的视野之中。几乎在同一时间，台湾升迈科技母公司(智原)开始整合ARMcore，兼容FA526CPU和MPEG4/MJPEGcodec及多项外围IP，造就为数字监控量身打造的视频编解码芯片SoC。

中断拉伸实验时可根据试样的外形、尺寸和资料软硬中断选择

随着电信运营商加大对安防监控市场的持续投入，络监控在2007年开始发酵，台湾升迈科技产品市场企划处部长赖荣兴则预测，未来DVS、IPcamera、NVR等络监控设备的成长率将会倍增，从而将更加吸引芯片厂商加大对视频安防市场的投入。

双编码技术与距阵

回顾一下，数字硬盘录像机(DVR)的发展已经有很多年了，总的来说发展很快，各种新技术、新产品、新概念层出不穷，但录像清晰度、录像成本始终是监控系统中关注的二大重要因素。录像清晰度与图像质量、分辨率、码率、帧结构等视频编码参数有很大的关系，录像成本与压缩效率有很大关系，要取得高的图像质量，那么势必增加录像成本，反之，要降低录像成本，那么势必影响图像质量。具体应用中，如何做到兼顾这2个因素呢?为此，海康威视提出并实现了“动态调整编码参数”技术。

“动态调整编码参数”就是在不启停录像(不切换录像文件)的情况下，对编码参数进行调整，同时生效。在具体的应用中，对于静止或一般的监控场景，调整相应编码参数，使录像保持在很低的码率，而在图像发生变化，或产生报警时，可以调整相应编码参数，实现高质量的录像，可以动态修改的参数包括：分辨率、录像质量、码率控制、帧率控制以及帧结构。

由于上述参数可以动态修改，因此可以保持图像的连续、无需频繁的切换文件，即满足了在关键时刻对高图像质量的要求，又节省了硬盘空间。

联监控是在银行系统完成数字化改造以后的又一重要需求，特别是对于无人值守的离行式ATM机来说，联监控是高效运维的重要手段，监控中心不仅可以实时了解DVR的状况，也可以实时查看有警情的现场图像，一定程度上改变了单纯通过录像复合，进行事后处理的现状。

对于金融行业来说，录像的清测试项目比较简单晰度要得到保证，这样的话视频数据较大，而络资源是有限的，所以络带宽成了传输视频数据的瓶颈。为解决这个问题，海康威视提出并实现了双编码技术。

输出码流的图像质量、分辨率、帧率、码率等视频参数都可以独立设置。这样生成的两个码流就可以满足不同的应用需求，比如主码流用于录像，子码流用于络传输。随着视频监控应用领域的拓展，编码技术的发展，多编码技术的实现将成为可能，这样多个码流可满足不同传输信道、不同应用的需求，如通过千兆、VPN专、ADSL、无线络等传输信道，以及重要用户、一般用户等可以传输不同码率、不同图像质量的视频数据。

对于传统的CCTV监控中心来说，矩阵是一个很重要的设备，它主要完成视频切换、PTZ控制等功能，同时还可对切换规则进行编程设置，视频切换的路数取决于矩阵主机背板的切换能力，切换是通过电路来实现的。海康威视针对数字监控提出并实现了数字矩阵，并在两个平台上实现。

对于单台的DVR来说，实际上就是一个基于数据总线的视频切换矩阵。对于PC式DVR，输入的视频路数是视音频压缩卡的路数，一路视频可切换输出到显卡，通过增加解码卡，也可以将多路视频切换到解码输出通道(输出路数的多少取决于解码卡的多少)。总共能够切换的路数主要取决于总线的带宽。另外，通过PC平台可以非常容易地设置切换规则、进行PTZ控制。对于嵌入式DVR，输入的视频路数就是DVR的视频输入路数，输出路数一般至少有一路，有的DVR输出两路、四路等，同样通过DVR可以设置切换规则、可以进行PTZ控制。

对于一个基于IP络的监控系统来说，前端视频的输入、IP络设备、后端的解码设备以及控制设备共同组成基于IP交换的数字矩阵。

视频输入的路数取决于控制端能访问的前端视频编码的路数，视频输出的路数取决于解码服务器的数量，以及各服务器解码输出通道的路数，同时也取决于IP络的带宽。切换规则由控制台设置完成，控制台同时可以方便地进行PTZ控制。

数字矩阵相对于传统的模拟矩阵，在切换规则的设置，切换界面的友好性，以及切换画面的处理方面，具有较强的灵活性，同时，切换路数的扩展性方面也更加方便，成本更低。如对于切换画面的处理方面，无需画面分割器，在DSP平台上就可以实现画面分割线是，以窗口为单位进行视频输出。总之，数字矩阵更加具有发展潜力。

高清视频编解码

经过近10年的发展，芯片的编码能力有了很大的提升。之前要实现1080i的图像质量需要用10颗芯片编码，现在只要两、三颗就可以了。

结合市场需求来看，追求更好的图像品质是用户非常合理且永恒的要求。而随着智能化监控时代的来临，为了满足监控系统对视频图像的分析处理要求，如车牌识别、人脸识别等，则对图像质量提出了更高的要求，例如高清格式近两年来。这对芯片的编解码能力提出了更大的挑战。

“对于我们前端芯片厂商来说，最首要的是要提高视频图像的清晰度，原来我们的产品分辨率只能做到400线左右，TW2864通过采用10位ADC和增强型4H自适应梳状滤波器，使图像清晰度高达450线以上，且能获得更佳的图像质量、丰富色彩品质已经图像敏锐度。”TECHWELL程黎明介绍说。

另外一方面，压缩算法的不断升级也改变着图像的画质。随着市场上主流的压缩格式向H.264，甚至更为高级的算法格式发展，不断地提高压缩比、并进行算法优化成为芯片厂商的追求。“就运算量而言，MPEG-4比JPEG复杂4倍，H.264又较MPEG4复杂3倍以上，除了decoder的兼容性和encoder的压缩质量的基本要求，高速的系统架构、内存频宽、高效率的DMA控制器，甚至多核的平行处理都是SoC效能是否优秀的关键。”

从当前市场上主流的芯片厂商所推出的产品来看，大多有支持高清格式的产品，例如，ADI的ADV202、212产品可以支持高清格式。TI的DM355即可支持720p下的MPEG4实时编码，码率为4Mbp至8Mbps，可以作为高清络摄像机或高清视频服务器的核心处理器。据了解，TI可支持720p下的H.264实时编码芯片也即将推出。高清编码芯片的诞生，将可以使视频监控产品在更低的码流下获得更高的图像画质。

近几年来，中国的安防监控市场发展迅猛，受到了世界的瞩目。DVR产品作为国内监控行业的主流产品已经引领风骚5、6年了。在数字监控技术引导下，国内监控市场出现暴发性的增长，单就DVR而言每年增长幅度超过40%，随着市场往纵深化方向发展，数字监控产品的络化、智能化，平台化趋势也日益明显。(end)